DE102011015220B4

DE102011015220B4 - Communication system with monitored input state of an input device and current increase device

Info

Publication number: DE102011015220B4
Application number: DE201110015220
Authority: DE
Inventors: Viktor Oster
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2014-01-23
Anticipated expiration: 2031-03-26
Also published as: EP2503574A2; DE102011015220A1; US8829880B2; CN102694539B; EP2503574A3; US20120249109A1; CN102694539A

Abstract

Kommunikationssystem (10) zum sicheren Erfassen eines kontaktbehafteten Eingangssignals umfassend eine Eingangseinrichtung (20), welche einen Eingangsanschluss (32), einen Masseanschluss (34) und eine zwischen den Eingangsanschluss (32) und Masseanschluss (34) geschaltete Eingangsschaltung (70) aufweist, welche zum Erfassen eines kontaktbehafteten Eingangssignals ausgebildet ist, eine an den Eingangsanschluss (32) angeschaltete Sensoreinrichtung (100), eine Versorgungsspannungsquelle (40) zum Versorgen der Sensoreinrichtung (100) mit Energie, und eine an den Eingangsanschluss (32) und Masseanschluss (34) angeschaltete Stromerhöhungseinrichtung (80), die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von der am Eingangsanschluss (32) anliegenden Spannung für eine einstellbare Zeitdauer einen erhöhten Strom für die Eingangsschaltung (70) bereitzustellen, so dass das kontaktbehaftete Eingangssignal sicher erfasst werden kann.Communication system (10) for the reliable detection of an input signal with contacts, comprising an input device (20) which has an input connection (32), a ground connection (34) and an input circuit (70) connected between the input connection (32) and ground connection (34), which is designed to detect an input signal with contacts, a sensor device (100) connected to the input connection (32), a supply voltage source (40) for supplying the sensor device (100) with energy, and one connected to the input connection (32) and ground connection (34) Current increasing device (80) which is designed to provide an increased current for the input circuit (70) for an adjustable period of time as a function of the voltage applied to the input connection (32), so that the input signal with contacts can be reliably detected.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem mit einer Eingangseinrichtung, deren Eingangszustand überwacht wird, sowie eine in einem solchen Kommunikationssystem einsetzbare Stromerhöhungseinrichtung.The invention relates to a communication system with an input device whose input state is monitored, as well as an applicable in such a communication system Stromerhöhungseinrichtung.

Auch in der Automatisierungstechnik schreitet die Miniaturisierung hinsichtlich der Schaltungstechnik und der Geräte immer weiter voran. Dies hat zur Folge, dass Maßnahmen ergriffen werden müssen, um die Verlustleistung in den Geräten und Schaltungen zu reduzieren. Bei digitalen Eingangsgeräten hat diese Entwicklung dazu geführt, dass der Eingangsstrom immer kleiner eingestellt werden muss. Bei manchen Anwendungen liegt der Eingangsstrom sogar unter 5 mA. Da die Kontakte von Sensoren, welche an die digitalen Eingangsgeräte angeschlossen sind, endliche Übergangswiderstände aufweisen, kann der Eingangsstrom soweit abfallen, dass er nicht mehr sicher vom Eingangsgerät erkannt werden kann. Diese Nachteile könnten zwar durch hochqualitative Kontakte, wie z. B. vergoldete Kontakte reduziert werden; jedoch sind Sensoren mit solchen Kontakten teuer.In automation technology too, miniaturization is progressing in terms of circuit technology and devices. As a result, measures must be taken to reduce the power dissipation in the devices and circuits. With digital input devices, this development has meant that the input current must be set ever smaller. In some applications, the input current is even less than 5mA. Since the contacts of sensors connected to the digital input devices have finite transfer resistances, the input current may drop so far that it can no longer be reliably detected by the input device. Although these disadvantages could be due to high quality contacts, such. B. gold-plated contacts are reduced; however, sensors with such contacts are expensive.

Aus der DE 101 18 191 C1 ist ein Verfahren zum Erkennen eines Schaltzustands eines Schalters bekannt. Das bekannte Verfahren dient im Wesentlichen dazu, im Stand-By-Modus die zur Abfrage eines Schalters benötigen Abfrageströme zu reduzieren. Dies wird dadurch erreicht, dass zunächst ein hoher Abfragestrom, der größer oder gleich einem ersten Stromschwellwert ist für eine unbekannte Zeitdauer eingeprägt wird. Der hohe Abfragestrom kann so gewählt werden, dass er den Schaltkontakt reinigen kann. Sobald ein geschlossener Schaltzustand erkannt wird, wird der Abfragestrom für eine festgelegte Zeitdauer T erniedrigt. Nach Ablauf der Zeitdauer T fließt wieder der hohe Abfragestrom, und zwar solange, bis wieder ein geschlossener Schaltzustand erkannt worden ist.From the DE 101 18 191 C1 For example, a method of detecting a switching state of a switch is known. The known method essentially serves to reduce the query currents required for interrogation of a switch in the stand-by mode. This is achieved by first impressing a high polling current which is greater than or equal to a first current threshold value for an unknown period of time. The high interrogation current can be chosen so that it can clean the switching contact. As soon as a closed switching state is detected, the polling current is decremented for a fixed period of time T. After expiration of the time period T, the high interrogation current flows again, until such time as a closed switching state has been recognized.

Aus der US 2010/0052705 A1 ist eine Einrichtung zum Erfassen des Zustands eines Schalters bekannt. Die Einrichtung weist eine Einstellschaltung auf, welche eine Spannungsleiter enthält, der zwei elektrische Widerstände aufweist. Die elektrischen Widerstände der Einstellschaltung sind so gewählt, dass ein minimaler Strom garantiert ist, welcher den Schaltkontakt im geschlossenen Zustand reinigen kann. Zudem sind die elektrischen Widerstände derart dimensioniert, dass eine ordnungsgemäße Auswertung der Ausgangsspannung der Einstelleinrichtung in einer Detektoreinrichtung erfolgen kann.From the US 2010/0052705 A1 For example, a device for detecting the state of a switch is known. The device has a setting circuit which contains a voltage conductor which has two electrical resistances. The electrical resistances of the adjustment circuit are chosen so that a minimum current is guaranteed, which can clean the switching contact in the closed state. In addition, the electrical resistances are dimensioned such that a proper evaluation of the output voltage of the adjusting device can be carried out in a detector device.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kommunikationssystem mit überwachtem Eingangszustand einer Eingangseinrichtung sowie eine Stromerhöhungseinrichtung bereit zu stellen, welche eine sicherere Erfassung kontaktbehafteter Signale auch bei Sensoren mit weniger hochqualitativen Kontakten, die somit kostengünstiger sind, ermöglichen.The invention is therefore based on the object to provide a communication system with a monitored input state of an input device and a current increase device, which allow a safer detection of contact signals even with sensors with less high-quality contacts, which are thus less expensive.

Das oben genannte technische Problem wird zum Einen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The above-mentioned technical problem is solved on the one hand by the features of claim 1.

Demgemäß ist ein Kommunikationssystem zum sicheren Erfassen eines kontaktbehafteten Eingangssignals vorgesehen, welche eine Eingangseinrichtung aufweist. Die Eingangseinrichtung weist einen Eingangsanschluss, einen Masseanschluss sowie eine zwischen den Eingangs- und Masseanschluss geschaltete Eingangsschaltung auf. Die Eingangsschaltung ist derart ausgebildet, dass sie von einem Sensor gelieferte kontaktbehaftete Eingangssignale erfassen kann. Weiterhin ist eine Sensoreinrichtung vorgesehen, welche an den Eingangsanschluss und, je nach Implementierung, gegebenenfalls an den Masseanschluss angeschaltet ist. Das Kommunikationssystem weist ferner eine Versorgungsspannungsquelle zum Versorgen der Sensoreinrichtung mit Energie auf. Zudem verfügt das Kommunikationssystem über eine an den Eingangsanschluss und Masseanschluss angeschaltete Stromerhöhungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von der am Eingangsanschluss anliegenden Spannung für eine einstellbare Zeitdauer einen erhöhten Strom für die Eingangsschaltung bereitzustellen, sodass das kontaktbehaftete Eingangssignal sicher erfasst werden kann.Accordingly, a communication system is provided for securely detecting a contact input signal having an input device. The input device has an input terminal, a ground terminal and an input circuit connected between the input and ground terminals. The input circuit is designed such that it can detect contact-type input signals supplied by a sensor. Furthermore, a sensor device is provided which is connected to the input connection and, depending on the implementation, optionally to the ground connection. The communication system further includes a supply voltage source for powering the sensor device. In addition, the communication system has a current increasing device connected to the input terminal and ground terminal, which is designed to provide an increased current for the input circuit for an adjustable period of time, depending on the voltage applied to the input terminal, so that the contact-type input signal can be reliably detected.

Dank dieser Maßnahme ist es möglich, kontaktbehaftete Eingangssignale auch dann sicher zu erfassen, wenn in Folge eines ansteigenden Übergangswiderstands des Sensorkontaktes der Eingangsstrom deutlich reduziert wird. Ein weiterer Vorteil dieser erfindungsgemäßen Maßnahme ist, dass durch eine vorübergehende Erhöhung des Eingangsstroms verschmutzte Kontakte der Sensoreinrichtung gereinigt werden können und somit deren Übergangswiderstand wieder reduziert werden kann.Thanks to this measure, it is possible to reliably detect contact-type input signals even if the input current is markedly reduced as a result of an increasing contact resistance of the sensor contact. Another advantage of this measure according to the invention is that contaminated contacts of the sensor device can be cleaned by a temporary increase of the input current and thus its contact resistance can be reduced again.

Angemerkt sei an dieser Stelle, dass es sich bei der Versorgungsspannungsquelle um eine separate Spannungsquelle, welche zum Beispiel nur die Sensoreinrichtung speist, um eine an die Eingangseinrichtung anschaltbare Spannungsquelle oder um eine in der Eingangseinrichtung angeordnete Spannungsquelle handeln kann. Die Eingangseinrichtung kann einen Versorgungsspannungsanschluss aufweisen, an welchem die Versorgungsspannungsquelle anschließbar ist.It should be noted at this point that the supply voltage source may be a separate voltage source, which, for example, only feeds the sensor device, may be a voltage source connectable to the input device or a voltage source arranged in the input device. The input device may have a supply voltage connection to which the supply voltage source can be connected.

Bei dem Kommunikationssystem kann es sich um eine Automatisierungsanlage oder eine Stand-Alone-Vorrichtung handeln. Die Eingangseinrichtung kann als digitales Eingabegerät ausgebildet und Bestandteil einer Ein- und Ausgangseinrichtung sein. Die Ein- und Ausgangseinrichtung kann als Steuereinrichtung, beispielsweise als speicherprogrammierbare Steuereinrichtung ausgebildet sein. Als Sensoreinrichtung kann ein Not-Aus-Schalter, ein Türschutzschalter und dergleichen eingesetzt werden.The communication system may be an automation system or a Stand-alone device act. The input device can be designed as a digital input device and be part of an input and output device. The input and output device can be designed as a control device, for example as a programmable logic controller. As a sensor device, an emergency stop switch, a door protection switch and the like can be used.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Kommunikationssystems ist die Stromerhöhungseinrichtung dazu ausgebildet, den Innenwiderstand der Eingangsschaltung in Abhängigkeit von der am Eingangsanschluss anliegenden Spannung für eine einstellbare Zeitdauer zu reduzieren.In an advantageous embodiment of the communication system, the current increasing device is designed to reduce the internal resistance of the input circuit as a function of the voltage applied to the input terminal for an adjustable period of time.

Angemerkt sei an dieser Stelle, dass die einstellbare Zeitdauer so kurz gewählt werden kann, dass die Verlustleistung niedrig gehalten und eine Überlastung des Kommunikationssystems vermieden werden kann.It should be noted at this point that the adjustable period of time can be chosen so short that the power loss can be kept low and an overload of the communication system can be avoided.

Zweckmäßigerweise weist die Stromerhöhungseinrichtung eine Detektoreinrichtung auf, die zum Erfassen der Spannung zwischen dem Eingangsanschluss und dem Masseanschluss ausgebildet ist. Weiterhin ist wenigstens ein mit der Detektoreinrichtung verbundenes Schaltelement vorgesehen, dass dazu ausgebildet ist, ein elektrisches Widerstandselement mit konstantem Widerstandwert zwischen Eingangs- und Masseanschluss zu schalten, wenn die Spannung zwischen Eingangs- und Masseanschluss unter einen Schwellwert gefallen ist.Expediently, the current increase device has a detector device, which is designed to detect the voltage between the input terminal and the ground terminal. Furthermore, at least one switching element connected to the detector device is provided, which is designed to switch an electrical resistance element with a constant resistance value between input and ground connection when the voltage between the input and ground connection has fallen below a threshold value.

Die Stromerhöhungseinrichtung kann dazu ausgebildet sein, in Abhängigkeit des erfassten Eingangszustands der Eingangseinrichtung das Schaltelement ein- oder auszuschalten.The current increasing device may be designed to switch the switching element on or off in dependence on the detected input state of the input device.

Um eine an den Eingangszustand optimal angepasste Stromerhöhung vornehmen zu können, weist die Stromerhohungseinrichtung eine Detektoreinrichtung auf, die zum Erfassen der Spannung zwischen dem Eingangsanschluss und dem Masseanschluss ausgebildet ist, wobei ein mit der Detektoreinrichtung verbundenes, spannungsabhängiges Widerstandselement vorgesehen ist, dessen Widerstandswert in Abhängigkeit von der am Eingangsanschluss anliegenden Spannung veränderbar ist.In order to be able to carry out an increase in current optimally adapted to the input state, the current increasing device has a detector device which is designed to detect the voltage between the input connection and the ground connection, wherein a voltage-dependent resistance element connected to the detector device is provided, whose resistance value is dependent on the voltage applied to the input terminal is variable.

An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Stromerhöhungseinrichtung auch als Stromquelle ausgebildet sein kann.It should be noted at this point that the current-increasing device can also be designed as a current source.

Alternativ kann die Eingangseinrichtung eine Detektoreinrichtung aufweisen, die zum Erfassen der Spannungsdifferenz zwischen dem Versorgungsspannungsanschluss und dem Eingangsanschluss ausgebildet ist. In diesem Fall ist die Stromerhöhungseinrichtung dazu ausgebildet, den Innenwiderstand der Eingangsschaltung in Abhängigkeit von der erfassten Spannungsdifferenz für eine einstellbare Zeitdauer zu reduzieren. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Stromerhöhungseinrichtung dazu ausgebildet sein, den Innenwiderstand um einen konstanten Wert oder um einen in Abhängigkeit von der erfassten Spannungsdifferenz veränderbaren Wert zu reduzieren.Alternatively, the input device may comprise a detector device, which is designed to detect the voltage difference between the supply voltage connection and the input connection. In this case, the current increasing device is designed to reduce the internal resistance of the input circuit as a function of the detected voltage difference for an adjustable period of time. In this embodiment too, the current increasing device can be designed to reduce the internal resistance by a constant value or by a value which can be changed as a function of the detected voltage difference.

Um eine kompakte Bauweise zu ermöglichen, kann die Stromerhöhungseinrichtung in der Eingangseinrichtung implementiert sein.In order to allow a compact design, the current booster may be implemented in the input device.

Alternativ kann die Stromerhöhungseinrichtung auch als extern anschaltbare Schaltungseinrichtung ausgebildet sein, welche z. B. in einer Klemme oder Reihenklemme implementiert ist, an welche die Eingangseinrichtung angeschlossen werden kann.Alternatively, the current increase device can also be designed as an externally connectable circuit device which z. B. is implemented in a terminal or terminal to which the input device can be connected.

Das oben genannte technische Problem wird ebenfalls mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.The above technical problem is also solved with the features of claim 11.

Demgemäß ist eine Stromerhöhungseinrichtung vorgesehen, welche zum Einsatz in dem oben geschriebenen Kommunikationssystem ausgebildet ist.Accordingly, there is provided a current increasing device which is adapted for use in the above-described communication system.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert ist. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment in conjunction with the accompanying drawings. Show it:

1 ein Kommunikationssystem mit einer Eingangseinrichtung und einer erfindungsgemäßen Stromerhöhungseinrichtung, 1 a communication system having an input device and a current increase device according to the invention,

2 einen beispielhaften Schaltungsaufbau der in 1 gezeigten Stromerhöhungseinrichtung, 2 an exemplary circuit structure of in 1 shown Stromerhöhungseinrichtung,

3 eine beispielhafte schaltungstechnische Realisierung der in 2 gezeigten Referenzspannungsschaltung. 3 an exemplary circuit realization of in 2 shown reference voltage circuit.

In 1 ist ein beispielhaftes Kommunikationssystem 10 dargestellt, welches eine Eingangseinrichtung 20 enthält. Die Eingangseinrichtung kann als digitales Eingabegerät ausgebildet sein. Angemerkt sei, dass die Eingangseinrichtung 20 Bestandteil einer Ein- und Ausgangseinrichtung, einer Steuereinrichtung oder auch eines Feldgerätes sein kann, welche sowohl einen digitalen Eingang als auch einen digitalen Ausgang aufweisen kann. Das Kommunikationssystem 10 kann im Standalone-Betrieb arbeiten oder Bestandteil einer Automatisierungsanlage sein.In 1 is an exemplary communication system 10 represented, which an input device 20 contains. The input device can be designed as a digital input device. It should be noted that the input device 20 Part of an input and output device, a control device or a field device may be, which may have both a digital input and a digital output. The communication system 10 can work in stand-alone mode or be part of an automation system.

Die Eingangseinrichtung 20 kann über einen Versorgungsspannungsanschluss U_V, welcher durch das Bezugszeichen 30 gekennzeichnet ist, verfügen. An dem Versorgungsspannungsanschluss 30 liegt eine Versorgungsspannung U_V an, welche beispielsweise durch eine Gleichspannungsquelle 40 geliefert wird. Die Gleichspannungsquelle 40 kann eine externe Gleichspannungsquelle sein, die an Eingängen 52 und 54 der Eingangseinrichtung 20 angeschlossen ist. Die Gleichspannungsquelle 40 liefert beispielsweise eine Versorgungsspannung von 25 Volt. Die Eingangseinrichtung 20 weist einen digitalen Eingang mit wenigstens einem digitalen Eingangsanschluss IN auf, welcher durch das Bezugszeichen 32 gekennzeichnet ist.The input device 20 can via a supply voltage terminal U _V , which by the reference numeral 30 is featured. At the supply voltage connection 30 lies a supply voltage U _V , which, for example, by a DC voltage source 40 is delivered. The DC voltage source 40 may be an external DC power source connected to inputs 52 and 54 the input device 20 connected. The DC voltage source 40 provides, for example, a supply voltage of 25 volts. The input device 20 has a digital input with at least one digital input terminal IN, which is denoted by the reference numeral 32 is marked.

Die in 1 gezeigte Eingangseinrichtung 20 fungiert als Eingangsgerät, an dessen Versorgungsspannungsanschluss 30 und Eingangsanschluss 32 eine Last 100 angeschlossen. Die Last 100 ist ein Sensor, welcher im vorliegenden Beispiel ein Notausschalter ist. Denkbar ist auch, dass der Sensor 100 unmittelbar an eine externe Spannungsquelle, zum Beispiel die Spannungsquelle 40, angeschlossen wird. In diesem Fall benötigt die Eingangseinrichtung 30 keinen Versorgungsspannungsanschluss 30.In the 1 shown input device 20 acts as an input device to its supply voltage connection 30 and input connection 32 a burden 100 connected. Weight 100 is a sensor which in the present example is an emergency stop switch. It is also conceivable that the sensor 100 directly to an external voltage source, for example the voltage source 40 , is connected. In this case, the input device needs 30 no supply voltage connection 30 ,

Die Eingangseinrichtung 20 weist ferner eine Eingangsschaltung 70 auf, welche mit dem Eingangsanschluss 32 verbunden ist. Die Funktion einer derartigen Eingangsschaltung ist an sich bekannt. Üblicherweise enthält die Eingangsschaltung 70 einen Schwellwertdetektor, der erkennt, ob am Eingangsanschluss 32 eine Spannung anliegt, die beispielsweise größer als 11 Volt ist, oder ob am Eingangsanschluss 32 eine Spannung anliegt, die beispielsweise kleiner als 5 Volt ist. Die Eingangsschaltung 70 ist mit einer Logikeinrichtung 60 verbunden, die wiederum mit dem Masseanschluss 34 der Eingangseinrichtung 20 verbunden ist. Die Logikeinrichtung 60 hat unter Anderem die Aufgabe, dem von der Eingangsschaltung 70 erfassten Spannungspegel einen logischen Wert zuzuordnen. Beispielsweise wird jedem Spannungswert, welcher größer oder gleich 11 Volt ist, der logische Wert 1 zugeordnet, während allen Spannungspegeln die kleiner als 5 Volt sind, der logische Wert 0 zugeordnet wird.The input device 20 also has an input circuit 70 on which with the input port 32 connected is. The function of such an input circuit is known per se. Usually, the input circuit contains 70 a threshold detector that detects if at the input terminal 32 a voltage is applied, for example, greater than 11 volts, or whether at the input terminal 32 a voltage is applied, for example, less than 5 volts. The input circuit 70 is with a logic device 60 connected, in turn, to the ground terminal 34 the input device 20 connected is. The logic device 60 has, among other things, the task of that of the input circuit 70 assigned voltage level to assign a logical value. For example, each voltage value which is greater than or equal to 11 volts, the logical value 1 is assigned, while all voltage levels are less than 5 volts, the logic value 0 is assigned.

Weiterhin weist die Eingangseinrichtung 20 eine Stromerhöhungseinrichtung 80 auf, die ebenfalls zwischen den Eingangsanschluss 32 und den Masseanschluss 34 geschaltet ist. Die Stromerhöhungseinrichtung 80 kann, wie 1 zeigt, in der Eingangseinrichtung 20 implementiert sein. Alternativ kann sie als separate Schaltung extern an die Eingangseinrichtung 20 angeschlossen werden. Denkbar ist auch, dass die Stromerhöhungseinrichtung 80 in einer Klemme oder Reihenklemme implementiert ist, an welche die Eingangseinrichtung 20 angeschlossen werden kann.Furthermore, the input device 20 a current booster 80 on, which is also between the input terminal 32 and the ground connection 34 is switched. The electricity booster 80 can, how 1 shows, in the input device 20 be implemented. Alternatively, it may be external to the input device as a separate circuit 20 be connected. It is also conceivable that the current increasing device 80 implemented in a terminal or terminal to which the input device 20 can be connected.

Bereits an dieser Stelle sei erwähnt, dass eine Aufgabe der Stromerhöhungseinrichtung 80 darin besteht, den Eingangsstrom für die Eingangsschaltung 70 gezielt für eine einstellbare Zeit zu erhöhen, so dass die Eingangsschaltung 70 das Eingangssignal korrekt erfassen kann. Die Funktionsweise der Stromerhöhungseinrichtung 80 wird weiter unten noch näher erläutert.Already at this point it should be mentioned that a task of Stromerhöhungseinrichtung 80 This is the input current for the input circuit 70 targeted to increase for an adjustable time, so that the input circuit 70 can correctly capture the input signal. The operation of the current booster 80 will be explained in more detail below.

2 zeigt eine beispielhafte schaltungstechnische Realisierung der in 1 gezeigten Stromerhöhungseinrichtung 80. Die Stromerhöhungseinrichtung 80 weist eine Spannungs-Detektoreinrichtung auf, welche einen Spannungsteiler umfasst, der zwei in Reihe geschaltete Widerstände 120 und 122 aufweist. Die Widerstände 120 und 122 des Spannungsteilers sind mit dem Eingangsanschluss 32 und dem Masseanschluss 34 verbunden, wobei ein Anschluss des Widerstandes 120 mit dem Eingangsanschluss 32 und ein Anschluss des Widerstandes 122 mit dem Massenanschluss 34 verbunden ist. Die anderen Anschlüsse der Widerstande 120 und 122 bilden einen gemeinsamen Verbindungspunkt b. An den Eingangsanschluss 32 ist ein Widerstand 123 angeschlossen, welcher mit dem Ausgang einer Referenzspannungsschaltung 130 verbunden ist. Die Referenzspannungsschaltung 130 kann zusammen mit den Widerständen 120 und 122 der Detektoreinrichtung zugeordnet werden. Zudem ist die Referenzspannungsschaltung 130 mit dem Masseanschluss verbunden. Die Referenzspannungsschaltung 130 weist ferner einen Eingang auf, welcher mit der Verbindungsstelle b des Spannungsteilers verbunden ist. Der Ausgang der Referenzspannungsschaltung 130 bildet mit dem Anschluss des Widerstandes 123 einen gemeinsamen Verbindungspunkt a, der über einen Kondensator 124 mit dem Steueranschluss eines Schaltelements 126 verbunden ist. Bei dem Schaltelement 126 kann es sich um einen Feldeffekttransistor handeln. Der Feldeffekttransistor 126 ist beispielsweise ein selbstsperrender n-Mosfet. In diesem Fall ist der Steueranschluss der Gateanschluss des Feldeffekttransistors. Der Gateanschluss des Feldeffekttransistors 126 ist vorzugsweise über einen Widerstand 125 mit dem Masseanschluss 34 verbunden. Der Sourceanschluss des Feldeffekttransistors 126 ist über einen Widerstand 127 mit dem Masseanschluss 34 verbunden. 2 shows an exemplary circuit implementation of in 1 shown current increase device 80 , The electricity booster 80 comprises a voltage detector device comprising a voltage divider, the two resistors connected in series 120 and 122 having. The resistors 120 and 122 of the voltage divider are connected to the input terminal 32 and the ground connection 34 connected, being a terminal of the resistor 120 with the input connector 32 and a connection of the resistor 122 with the mass connection 34 connected is. The other connections of the resistors 120 and 122 form a common connection point b. To the input terminal 32 is a resistance 123 connected to the output of a reference voltage circuit 130 connected is. The reference voltage circuit 130 can along with the resistors 120 and 122 be associated with the detector device. In addition, the reference voltage circuit 130 connected to the ground connection. The reference voltage circuit 130 also has an input which is connected to the junction b of the voltage divider. The output of the reference voltage circuit 130 forms with the connection of the resistor 123 a common connection point a, which has a capacitor 124 with the control terminal of a switching element 126 connected is. In the switching element 126 it can be a field effect transistor. The field effect transistor 126 is, for example, a self-locking n-mosfet. In this case, the control terminal is the gate terminal of the field effect transistor. The gate of the field effect transistor 126 is preferably via a resistor 125 with the ground connection 34 connected. The source terminal of the field effect transistor 126 is about a resistance 127 with the ground connection 34 connected.

Der Widerstand 127 ist im dargestellten Beispiel ein passiver Widerstand mit einem konstanten Widerstandswert. Der Drainanschluss des Feldeffekttransistors 126 ist mit dem Eingangsanschluss 32 des Ein- und Ausgabegerätes 20 verbunden.The resistance 127 In the example shown, this is a passive resistor with a constant resistance value. The drain terminal of the field effect transistor 126 is with the input terminal 32 of the input and output device 20 connected.

3 zeigt eine beispielhafte schaltungstechnische Realisierung der in 2 gezeigten Referenzspannungsschaltung 130. Die Referenzspannungsschaltung 130 weist einen Komparator 131 auf, dessen einer Eingang mit dem Verbindungspunkt b verbunden ist. Der andere Eingang des Komparators 131 ist an eine Gleichspannungsquelle 132 angeschlossen, die zudem mit dem Masseanschluss 34 verbunden ist. Die Gleichspannungsquelle 132 liefert eine Referenzspannung U_ref, die beispielsweise 15 Volt beträgt. Der Ausgang des Komparators 131 ist mit dem Eingang eines Schaltelements 133 verbunden, welcher im vorliegenden Beispiel als bipolarer npn-Transistor ausgebildet ist. Der Ausgang des Komparators 131 ist deshalb mit dem Basisanschluss Transistors 133 verbunden, während der Kollektor des Transistors 133 mit dem Verbindungspunkt a verbunden ist. Der Emitteranschluss des Transistors 133 ist mit dem Masseanschluss 34 verbunden. 3 shows an exemplary circuit implementation of in 2 shown reference voltage circuit 130 , The reference voltage circuit 130 has a comparator 131 on, whose one input is connected to the connection point b. The other input of the comparator 131 is to a DC voltage source 132 connected, in addition to the ground connection 34 connected is. The DC voltage source 132 provides a reference voltage U _ref , which is for example 15 volts. The output of the comparator 131 is with the input of a switching element 133 connected, which is formed in the present example as bipolar npn transistor. The output of the comparator 131 is therefore with the base terminal transistor 133 connected while the collector of the transistor 133 is connected to the connection point a. The emitter terminal of the transistor 133 is with the ground connection 34 connected.

Nachfolgend wird die Funktionsweise des Kommunikationssystems 10 anhand der 1 bis 3 näher erläutert.The following is the operation of the communication system 10 based on 1 to 3 explained in more detail.

In dem nachfolgend beschriebenen, beispielhaften Szenario wird der Eingangszustand der Eingangseinrichtung 20 von der Eingangsschaltu8ng 70 überwacht, um eine Verschlechterung des Übergangswiderstandes des Kontaktes des Notausschalters 100 zu erfassen.In the exemplary scenario described below, the input state of the input device becomes 20 from the input circuit 70 monitored, to a deterioration of the contact resistance of the contact of the emergency stop 100 capture.

Zunächst sei angenommen, dass der Kontakt des Sensors 100 geschlossen ist und einwandfrei arbeitet. Ist der Kontakt des Sensors 100 geschlossen, liegt die Betriebsspannung U_V über den Versorgungsspannungsanschluss 30 und den Notausschalter 100 im Wesentlichen auch am Eingangsanschluss 32 an. In diesem Zustand ist die Stromerhöhungseinrichtung 80 deaktiviert, d. h. der Feldeffekttransistor 126 ist geöffnet bzw. hochohmig. Denn die am Verbindungspunkt b des Spannungsteilers anliegende Spannung, welche proportional zur Spannung am Eingangsanschluss 32 ist, ist in diesem Fall größer als die Referenzspannung U_ref der Referenzspannungsschaltung 130, d. h. größer als 15 V. Folglich steuert der Komparator 131 den Transistor 133 derart an, dass dieser leitend wird und somit den Verbindungspunkt a auf Masse GND zieht. Dieses Verhalten wird durch eine geeignete Dimensionierung des Spannungsteilers erreicht. In diesem Zustand ist der Kondensator 124 entladen, so dass der Feldeffekttransistor 126 der Stromerhöhungseinrichtung 80 geöffnet ist.First, assume that the contact of the sensor 100 is closed and works properly. Is the contact of the sensor 100 closed, the operating voltage U _{V is} above the supply voltage terminal 30 and the emergency stop button 100 essentially also at the input connection 32 at. In this state is the current increase device 80 deactivated, ie the field effect transistor 126 is open or high impedance. Because the voltage applied to the connection point b of the voltage divider, which is proportional to the voltage at the input terminal 32 is greater than the reference voltage U _{ref of} the reference _{voltage circuit} in this case 130 ie greater than 15 V. Consequently, the comparator controls 131 the transistor 133 such that it becomes conductive and thus pulls the connection point a to ground GND. This behavior is achieved by a suitable dimensioning of the voltage divider. In this state is the capacitor 124 discharge, leaving the field effect transistor 126 the current increase device 80 is open.

Die Eingangsschaltung 70 erkennt somit im ordnungsgemäßen Zustand des Sensors 100, dass die Eingangsspannung am Eingangsanschluss 32 größer als der eingestellte Schwellwert von 11 Volt ist, sodass die Logikeinrichtung 60 einen logischen High-Pegel signalisiert.The input circuit 70 thus recognizes in the proper condition of the sensor 100 that the input voltage at the input terminal 32 greater than the set threshold of 11 volts, so the logic device 60 signaled a logical high level.

Angenommen sei nunmehr, dass sich im Laufe des Betriebs der Übergangswiderstand des Sensorkontaktes erhoht, so dass die am Eingangsanschluss 32 anliegende Spannung entsprechend abfällt. Dieser Spannungsabfall wird kontinuierlich von den Widerständen 120 und 122 des Spannungsteilers erfasst. Fällt die an der Verbindungsstelle b liegende Spannung, welche auch am Eingang des Komparators 131 anliegt, infolge eines entsprechenden Anstiegs des Übergangswiderstands des Sensorkontaktes unter den Wert der Referenzspannung U_ref der Spannungsquelle 132, geht der Ausgang des Komparators 131 auf Null, wodurch der Transistor 133 sperrt; die Referenzspannungsschaltung 130 wird folglich hochohmig. Der Verbindungspunkt a zwischen dem Widerstand 123 und der Referenzspannungsschaltung 130 wird somit über den Widerstand 123 auf die am Eingangsanschluss 32 anliegende Spannung gezogen. Dadurch wird der Feldeffekttransistor 126 leitend, sodass der Widerstand 127 zwischen den Eingangsanschluss 32 und den Masseanschluss 34 und parallel zum Innenwiderstand geschaltet wird. Dadurch reduziert sich der hinsichtlich des Eingangsanschlusses 32 und des Masseanschlusses 34 wirkende Innenwiderstand. Als Ergebnis fließt ein höherer Eingangsstrom in die Eingangsschaltung 70, die dadurch den geschlossenen Schaltzustand des Sensors 100 trotz Verschlechterung des Übergangswiderstands des Sensorkontaktes sicher erkennen kann. Der Wert des Widerstands 127 kann auf den jeweils angeschlossenen Sensor 100 abgestimmt sein, um eine ausreichende Stromerhöhung zu erzielen.It is now assumed that in the course of operation, the contact resistance of the sensor contact increases, so that the at the input terminal 32 voltage drops accordingly. This voltage drop is continuous from the resistors 120 and 122 of the voltage divider detected. If the voltage lying at the junction b, which also at the input of the comparator falls 131 is present, as a result of a corresponding increase in the contact resistance of the sensor contact below the value of the reference voltage U _{ref of} the voltage source 132 , goes the output of the comparator 131 to zero, reducing the transistor 133 locks; the reference voltage circuit 130 thus becomes high impedance. The connection point a between the resistor 123 and the reference voltage circuit 130 is thus about the resistance 123 on the at the input connection 32 tension applied. This will be the field effect transistor 126 conductive, so the resistance 127 between the input terminal 32 and the ground connection 34 and is switched parallel to the internal resistance. This reduces the respect of the input terminal 32 and the ground connection 34 acting internal resistance. As a result, a higher input current flows into the input circuit 70 , thereby the closed switching state of the sensor 100 despite the deterioration of the contact resistance of the sensor contact can reliably detect. The value of the resistor 127 can on the respectively connected sensor 100 Be tuned to achieve a sufficient increase in power.

Die gezielte Erhöhung des Eingangsstroms durch die Stromerhöhungseinrichtung 80 hat zudem den Vorteil, dass der Kontakt des Sensors 100 gereinigt wird. Demzufolge wird der Übergangswiderstand des Sensorkontaktes reduziert und die Spannung am Eingangsanschluss 32 steigt wieder. Die Eingangsschaltung 70 kann derart ausgebildet sein, dass sie einen Spannungsanstieg am Eingangsanschluss 32 erkennt. Unter Ansprechen auf den Spannungsanstieg kann die Eingangsschaltung 70 und/oder die Logikeinrichtung 60 die Stromerhöhungseinrichtung 80 deaktiviert, d. h. zum Beispiel den Widerstand 127 hochohmig halten.The targeted increase of the input current through the current increase device 80 also has the advantage that the contact of the sensor 100 is cleaned. As a result, the contact resistance of the sensor contact is reduced and the voltage at the input terminal 32 rises again. The input circuit 70 may be configured to increase the voltage at the input terminal 32 recognizes. In response to the voltage increase, the input circuit 70 and / or the logic device 60 the current increase device 80 deactivated, ie, for example, the resistor 127 hold high impedance.

Alternativ oder zusätzlich kann die Verschlechterung des Übergangswiderstands des Sensorkontaktes auch dadurch erfasst werden, dass die Spannungsdifferenz zwischen dem Versorgungsspannungsanschluss 30 und dem Eingangsanschluss 32 überwacht wird. Vorteilhafterweise kann die Eingangsschaltung 70 oder die Stromerhöhungseinrichtung 80 dazu ausgebildet sein, diese Spannungsdifferenz zu überwachen. Hierzu könnte der Spannungsteiler der Stromerhöhungseinrichtung 80 zwischen den Versorgungsspannungsanschluss 30 und den Eingangsanschluss 32 geschaltet sein. Erkennt die Eingangsschaltung 70 oder die Stromerhöhungseinrichtung 80, dass die Spannungsdifferenz zwischen dem Versorgungsspannungsanschluss 30 und dem Eingangsanschluss 32 zunimmt, spricht diese Zunahme fur eine Verschlechterung der Qualität des Sensorkontaktes und somit für einen erhöhten Spannungsabfall am Kontakt des Sensors 100. Überschreitet die überwachte Spannungsdifferenz einen einstellbaren Schwellwert, wird der Feldeffekttransistor 126 leitend und zum Beispiel der ohmsche Widerstand 127 zwischen den Eingangsanschluss 32 und den Masseanschluss 34 geschaltet. Diese Maßnahme fuhrt wiederum zu einer gezielten Erhöhung des Eingangsstroms. Wird die Spannungsdifferenz von der Eingangsschaltung 70 überwacht, kann der Feldeffekttransistor 126 zum Beispiel von der Logikeinrichtung 60 angesteuert werden.Alternatively or additionally, the deterioration of the contact resistance of the sensor contact can also be detected by the fact that the voltage difference between the supply voltage connection 30 and the input terminal 32 is monitored. Advantageously, the input circuit 70 or the current booster 80 be designed to monitor this voltage difference. For this purpose, the voltage divider of the current increasing device 80 between the supply voltage connection 30 and the input port 32 be switched. Detects the input circuit 70 or the current booster 80 in that the voltage difference between the supply voltage connection 30 and the input terminal 32 increases this increase for a deterioration of the quality of the sensor contact and thus for an increased voltage drop at the contact of the sensor 100 , If the monitored voltage difference exceeds an adjustable threshold value, the field effect transistor becomes 126 conductive and, for example, the ohmic resistance 127 between the input terminal 32 and the ground connection 34 connected. This measure in turn leads to a targeted increase in the input current. Will the voltage difference from the input circuit 70 monitors, the field effect transistor 126 for example, from the logic device 60 be controlled.

Die Widerstände 123 und 125 bilden zusammen mit dem Kondensator 124 ein Zeitglied, dessen Dimensionierung eine Zeitkonstante bestimmt, die festlegt, wie lange der Feldeffekttransistor 126 während eines Stromerhöhungsvorgangs leitend sein soll. Dadurch kann die Stromerhöhungseinrichtung 80 gegen Überlastung geschützt werden, wenn zum Beispiel durch einen fehlerhaften Sensor 100 für einen längeren Zeitraum eine konstante Spannung am Eingangsanschluss 32 anliegt, die unterhalb der Referenzspannung U_ref der Spannungsquelle 132 liegt.The resistors 123 and 125 form together with the capacitor 124 a timer whose sizing determines a time constant that determines how long the field effect transistor will last 126 to be conductive during a current boosting operation. This allows the current booster 80 be protected against overload, for example, by a faulty sensor 100 for a long period of time a constant voltage at the input terminal 32 which is below the reference voltage U _{ref of} the voltage source 132 lies.

An dieser Stelle sei angemerkt, dass zwischen den Verbindungspunkten b und a mehrere Referenzspannungsschaltungen geschaltet sein können, welche bei unterschiedlichen Schwellwerten, d. h. Referenzspannungen, einen hoch- oder niederohmigen Ausgang bilden. Denkbar ist in diesem Zusammenhang, dass jede Referenzspannungsschaltung einen unterschiedlich dimensionierten Entladewiderstand 127 ansteuern kann, sodass der am Eingangsanschluss 32 und Masseanschluss 34 wirkende Innenwiderstand in Abhängigkeit der jeweils eingestellten Referenzspannungsquelle diskret verändert wird.It should be noted at this point that a plurality of reference voltage circuits can be connected between the connection points b and a, which form a high or low impedance output at different threshold values, ie reference voltages. It is conceivable in this connection that each reference voltage circuit has a differently dimensioned discharge resistance 127 can control, so that at the input terminal 32 and ground connection 34 acting internal resistance is discretely changed depending on the respectively set reference voltage source.

Denkbar ist ferner, dass der elektrische Widerstand, der durch die Stromerhohungseinrichtung 80 während eines Stromerhöhungsvorgangs zwischen den Eingangsanschluss 32 und Masseanschluss 34 bereitgestellt wird, nicht durch den passiven Widerstand 127, sondern durch einen spannungsgesteuerten Widerstand gebildet wird. In diesem Fall kann der am Eingangsanschluss 32 und am Masseanschluss 34 wirkende Innenwiderstand in Abhängigkeit von der am Eingangsanschluss 32 anliegenden Spannung kontinuierlich reduziert werden.It is also conceivable that the electrical resistance caused by the Stromerhohungseinrichtung 80 during a power-up operation between the input terminal 32 and ground connection 34 is provided, not by the passive resistance 127 , but is formed by a voltage-controlled resistor. In this case, the at the input port 32 and at the ground connection 34 acting internal resistance as a function of the input terminal 32 applied voltage continuously reduced.

Dank der Maßnahme, dass die Stromerhöhungseinrichtung 80 nur temporär aktiv ist, kann die Verlustleistung des Kommunikationssystems 10 reduziert werden. Da die Stromerhöhungseinrichtung 80 ferner keine Signalentkopplung benötigt, sondern direkt in die Zuleitung 110, 112 zum Sensor 100 geschaltet ist, können Fehler, z. B. Querschlüsse in der Zuleitung 110, 112 ohne Beeinträchtigung durch die Stromerhöhungseinrichtung 80 beispielsweise von der Eingangsschaltung 70 erkannt werden.Thanks to the measure that the current increasing device 80 Only temporary is active, the power loss of the communication system 10 be reduced. As the power booster 80 Furthermore, no signal decoupling needed, but directly into the supply line 110 . 112 to the sensor 100 is switched, errors, such. B. Cross-connections in the supply line 110 . 112 without being affected by the current booster 80 for example, from the input circuit 70 be recognized.

Claims

Communication system ( 10 for securely detecting a contact-type input signal comprising an input device ( 20 ), which has an input terminal ( 32 ), a ground connection ( 34 ) and one between the input terminal ( 32 ) and ground connection ( 34 ) switched input circuit ( 70 ), which is designed to detect a contact-type input signal, one to the input terminal ( 32 ) connected sensor device ( 100 ), a supply voltage source ( 40 ) for supplying the sensor device ( 100 ) with energy, and one to the input terminal ( 32 ) and ground connection ( 34 ) connected current increase device ( 80 ), which is designed, depending on the at the input terminal ( 32 ) voltage for an adjustable period of time an increased current for the input circuit ( 70 ) so that the contact input signal can be detected securely.

Communication system according to claim 1, characterized in that the input circuit ( 70 ) has an internal resistance and that the current increasing device ( 80 ) is adapted to the internal resistance of the input circuit ( 70 ) depending on the at the input terminal ( 32 ) to reduce applied voltage for an adjustable period of time.

Communication system according to claim 1 or 2, characterized in that the input device ( 20 ) a supply voltage connection ( 30 ) to which the supply voltage source ( 40 ) is connectable, has.

Communication system according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the current increasing device ( 80 ) comprises: a detector device ( 120 . 122 . 130 ), for detecting the voltage between the input terminal ( 32 ) and the mass connection ( 34 ) is formed, at least one with the detector device ( 120 . 122 . 130 ) connected switching element ( 126 ), which is designed to be an electrical resistance element ( 127 ) with constant resistance between the input terminal ( 32 ) and ground connection ( 34 ) when the voltage between the input terminal ( 32 ) and the ground connection ( 34 ) has fallen below a threshold.

Communication system according to claim 4, characterized in that the current increasing device ( 80 ) for switching the switching element on or off ( 126 ) is trained.

Communication system according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the current increasing device ( 80 ) comprises: a detector device ( 120 . 122 . 130 ), for detecting the voltage between the input terminal ( 32 ) and the mass connection ( 34 ) is formed, and one with the detector device ( 120 . 122 . 130 ), a voltage-dependent resistance element whose resistance value depends on that at the input terminal ( 32 ) voltage is variable.

Communication system according to claims 2 and 3, characterized in that the input device ( 20 ) has a detector device which is used to detect the voltage difference between the supply voltage connection ( 30 ) and the input terminal ( 32 ) is formed, and that the current increasing device ( 80 ) is adapted to the internal resistance of the input circuit ( 70 ) as a function of the detected voltage difference for an adjustable period of time.

Communication system according to claim 7, characterized in that the current increasing device ( 80 ) is designed to reduce the internal resistance by a constant value or by a value which can be varied as a function of the detected voltage difference.

Communication system according to one of the preceding claims, characterized in that the current increasing device ( 80 ) in the input device ( 20 ) is implemented or designed as a connectable circuit device.

Communication system according to one of the preceding claims, characterized in that the input device ( 20 ) is a programmable logic controller.

Current increasing device ( 80 ), which are used in a communication system ( 10 ) according to any one of the preceding claims and adapted, depending on the at the input terminal ( 32 ) voltage for an adjustable period of time an increased current for the input circuit ( 70 ) so that the contact input signal can be detected securely.